DISCO DE FRENO CON VENTILACIÓN INTERNA.

La invención versa acerca de discos de freno con ventilación interna y transferencia mejorada de calor. Los discos de freno con ventilación interna tienen la forma de un disco anular con canales de enfriamiento extendiéndose a través del interior de ese disco anular desde su circunferencia interna hasta su circunferencia externa. Se conoce tal disco de freno con ventilación, por ejemplo, por la solicitud de patente británica GB 2 409 886 A, que enseña la aplicación de canales de flujo en discos de freno para fines de enfriamiento. Se conoce otro diseño por la solicitud de patente estadounidense US 2005/0051393 A1 transferida legalmente. El corte transversal y el recorrido de los canales de enfriamiento dentro del disco de freno están diseñados de forma que se mejora el efecto de enfriamiento por medio del flujo de aire. Esto se consigue al proporcionar canales de enfriamiento que están bifurcados desde el interior al exterior del disco de freno, de forma que una abertura del canal en la circunferencia interna está conectada con al menos dos aberturas del canal en la circunferencia externa, y al proporcionar canales de enfriamiento con una relación de la superficie total Fa del corte transversal de las aberturas de los canales que se encuentran en la circunferencia externa a la superficie total Fi del corte transversal de las aberturas de los canales que se encuentran en la circunferencia interna que llega a Fa:Fi = 0,1 a 1,07. Preferentemente, la relación de Fa:Fi es menor que 1, es decir el corte transversal de los canales de enfriamiento se reduce desde la circunferencia interna hasta la circunferencia externa del disco de freno. Además, los canales de enfriamiento pueden tener una curvatura. Se da a conocer otra solución al problema de mejorar la eliminación de calor en la solicitud de patente europea EP 1 462 672 o en WO 2008/078352 A1 transferida legalmente. En ella, los canales de enfriamiento están dotados de elementos de obstrucción al flujo que provocan la turbulencia en el aire que fluye a través de los canales. Los elementos de obstrucción pueden tener la forma de protuberancias o de álabes que se extienden desde la parte inferior del canal de enfriamiento. Otro tipo de elemento de obstrucción son los resaltes que se extienden de forma vertical u horizontal a través del corte transversal de un canal de enfriamiento, dividiendo de ese modo la corriente de aire que fluye a lo largo de ese canal de enfriamiento e introduciendo turbulencia. Se conoce un diseño comparable por el documento DE 10 2004 056 645 A1. E08759903 03-01-2012 El documento WO 99/28646 enseña un diseño alternativo, que utiliza una estructura reticular en el interior del disco de freno con ventilación para formar canales de flujo y obstrucciones al flujo en los mismos. Se puede obtener tal disco de freno al unir dos medios discos que tienen ranuras en aquellas superficies que hacen contacto entre sí después de la unión. En el estado unido, las ranuras en las superficies en contacto de los medios discos cooperan para formar los canales de enfriamiento. Los elementos de obstrucción tienen que ser preformados en las ranuras de al menos uno de los medios discos, o son obtenidos al colocar un inserto formado de manera apropiada entre los medios discos que están unidos. Para facilitar la unión de los medios discos, se proporcionan protrusiones y rebajes, que se acoplan tras la unión, en las superficies en contacto. Este procedimiento es adecuado tanto para discos de freno metálicos o cerámicos. Sin embargo, para materiales cerámicos, especialmente los cerámicos reforzados con fibra, se prefiere un procedimiento de moldeo de una única pieza. La composición de moldeo es vertida en un molde dotado de machos colocados en las ubicaciones de los canales de enfriamiento. La forma de los machos se corresponde con la forma de los canales de enfriamiento que van a ser formados, es decir, los machos están dotados de rebajes correspondientes a los elementos deseados de obstrucción como protuberancias, álabes, etc. Después del moldeo, se endurece el disco de freno, se carboniza y si es necesario se densifica adicionalmente mediante impregnación o deposición de vapor químico para obtener un material compuesto de carbono reforzado con fibra de carbono (CFRC). Opcionalmente, el CFRC se convierte en un carburo de silicio reforzado con fibra de carbono (C/SiC) mediante infiltración con silicio. Las soluciones de la técnica anterior consisten en proporcionar patrones de enfriamiento especialmente diseñados, imponiendo de esta manera limitaciones acerca de la geometría y otras consideraciones de diseño. Por lo tanto, es deseable proporcionar una solución que pueda ser aplicada a cualquier patrón de enfriamiento con independencia de su geometría particular, y puede ser utilizada como un efecto aditivo al enfriamiento por las aberturas de ventilación, en vez de una característica entorno a la cual se deba diseñar. Otro inconveniente de la técnica anterior es la aplicación de elementos de obstrucción. Tales elementos de obstrucción, si no están diseñados y ajustados de forma muy precisa, pueden tender a dificultar el flujo general de enfriamiento en vez de simplemente crear turbulencia como se deseaba originalmente. Por lo tanto, es deseable crear una estructura de canal de enfriamiento que actúa específicamente para modificar el flujo en las capas límite 2   de la corriente de aire, facilitando de esta manera la eliminación de calor del material del freno, y la transferencia del calor a la corriente de aire que fluye a través de la abertura de ventilación. Breve resumen de la invención En consecuencia, un objeto de la invención es proporcionar un disco de freno con ventilación interna que tenga canales de enfriamiento, en el que las paredes de esos elementos de enfriamiento tienen una estructura que mejora la eliminación de calor al introducir turbulencia en el aire que fluye a través de los canales, que superan las desventajas mencionadas anteriormente de los productos de este tipo general conocidos hasta la fecha. Con los anteriores objetos y otros en vista, se proporciona, según la invención, un disco de freno con ventilación con una disipación mejorada de calor, como se define en la reivindicación 1. Según una realización preferente de la invención, dicha superficie circunferencial externa posee una ranura con las aberturas de dichos canales de enfriamiento. Según una realización preferente de la invención dichas al menos algunas aberturas de los canales de enfriamiento poseen una tapa en el lado trasero de dichas aberturas en la dirección de rotación. Según una realización preferente de la invención, las obstrucciones al flujo son crestas y depresiones formadas en la pared del canal. Tales crestas y depresiones están formadas de forma adecuada al roscar con macho una rosca helicoidal en al menos porciones del canal. Las roscas no solo forman obstrucciones al flujo per se, sino que también aumentan el área de la superficie de disipación de calor del cuerpo del disco de freno al canal de enfriamiento. Por lo tanto, se mejoran adicionalmente las propiedades de intercambio térmico. En otras palabras, se consiguen los objetos de la invención al proporcionar un disco de freno anular que tiene una circunferencia interna y una circunferencia externa y al menos un canal de enfriamiento que se extiende en el interior del disco de freno desde la circunferencia interna hasta la circunferencia externa del disco de freno anular, estando rodeado el canal de enfriamiento por una pared, estando al menos una porción de la pared del al menos un canal de enfriamiento del disco de freno dotado de una estructura que comprende una rosca hembra. En una realización, el disco de freno está dotado de una pluralidad de los canales de enfriamiento, estando al menos una porción de la pared de al menos uno de los canales de enfriamiento del disco de freno dotado de una estructura que comprende una rosca hembra. En una realización, la rosca se extiende de forma continua sobre la pared del canal desde la circunferencia interna hasta la circunferencia externa del disco de freno. Para un gran número de aplicaciones, la estructura según la invención puede ser obtenida de forma ventajosa mediante técnicas muy sencillas, tales como una técnica de perforación muy simple. Según una característica añadida de la invención, las obstrucciones al flujo están definidas por una rosca helicoidal formada en el canal de enfriamiento. Según una característica adicional de la invención, las depresiones están definidas por un diámetro uniforme, al menos dentro de una sección dada del canal de enfriamiento, y las crestas tienen una altura creciente con respecto a las depresiones en la sección dada del canal de enfriamiento. En otras palabras, las crestas pueden estar truncadas en áreas específicas del... [Seguir leyendo]

1. Un disco (1) de freno con ventilación con una disipación mejorada de calor, que comprende: un cuerpo sustancialmente circular de disco de freno anular formado con una superficie circunferencial interna y una superficie circunferencial externa; al menos un canal (2, 2, 2") de enfriamiento formado en el interior del cuerpo del disco de freno y extendiéndose desde dicha superficie circunferencial interna (3) hasta dicha superficie circunferencial externa (4), y una multiplicidad de obstrucciones al flujo distribuidas de forma sustancialmente uniforme formadas en una pared del canal delimitante dicho al menos un canal de enfriamiento caracterizado porque dichas obstrucciones al flujo están definidas por una rosca helicoidal (7) formada en dicho canal de enfriamiento. 2. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicha superficie circunferencial externa (4) posee una ranura con las aberturas de dichos canales de enfriamiento. 3. El disco de freno según la reivindicación 2, en el que dichas al menos algunas de las aberturas de los canales de enfriamiento poseen una tapa (13a) en el lado trasero de dichas aberturas en la dirección de rotación. 4. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dichas obstrucciones al flujo son crestas y depresiones formadas en dicha pared del canal. 5. El disco de freno según la reivindicación 4, en el que dichas depresiones están definidas por un diámetro uniforme, al menos dentro de una sección dada de dicho canal (2, 2, 2") de enfriamiento, y dichas crestas tienen una altura creciente con respecto a dichas depresiones en dicha sección dada de dicho canal de enfriamiento. 6. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un canal de enfriamiento está formado con una abertura (5) con forma de concha en dicha superficie circunferencial interna (3) y continúa con un diámetro sustancialmente uniforme desde dicha abertura con forma de concha hasta dicha superficie circunferencial externa (4). 7. El disco de freno según la reivindicación 6, en el que dicho canal (2, 2, 2") de enfriamiento está ensanchado hacia dicha superficie circunferencial externa por medio de una perforación adicional formada adyacente a una perforación que define dicho canal de enfriamiento en dicha superficie circunferencial externa y fusionada en dicho canal de enfriamiento en el interior de dicho cuerpo del disco de forma aproximadamente central entre dichas superficies circunferenciales interna y externa. 8. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un canal (2, 2, 2") de enfriamiento es uno de una pluralidad de canales de enfriamiento que se extienden de forma sustancialmente radial desde dicha superficie circunferencial interna hasta dicha superficie circunferencial externa. 9. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un canal (2, 2, 2") de enfriamiento es uno de una pluralidad de canales de enfriamiento que se extienden de forma sustancialmente lineal desde dicha superficie circunferencial interna hasta dicha superficie circunferencial externa y limitan un ángulo de entre 1° y 55° con una dirección radial. 10. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un canal (2, 2, 2") de enfriamiento está formado con una abertura (5) con forma de concha en dicha superficie circunferencial interna y una pluralidad de perforaciones de diámetro sustancialmente uniforme o un diámetro creciente que se extiende desde una perforación común en dicha abertura con forma de concha y se separa y se distribuye por separado en dicha superficie circunferencial externa. 11. El disco de freno según la reivindicación 10, en el que dichos canales (2, 2, 2") de enfriamiento comienzan desde la abertura (5) con forma de concha a una distancia creciente desde dicha superficie circunferencial interna. 12. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que el canal de enfriamiento es una perforación taladrada en dicho cuerpo del disco de freno y dichas obstrucciones al flujo son una rosca hembra mecanizada subsiguientemente dentro de dicha perforación. 13. El disco de freno según la reivindicación 12, en el que dicho cuerpo del disco de freno está formado de un material cerámico. 9 E08759903 03-01-2012   14. El disco de freno según la reivindicación 13, en el que dicho cuerpo del disco de freno está formado de un material seleccionado del grupo que consiste en un material compuesto de carbono reforzado con fibra de carbono y carburo de silicio reforzado con fibra de carbono. 15. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo del disco de freno está formado de dos medios discos simétricamente especulares acoplados. 16. El disco de freno según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo del disco de freno es una masa moldeada de forma integral y dichos canales de enfriamiento están formados en su interior mediante un moldeo a macho perdido. 17. El disco de freno según la reivindicación 13, en el que dichos canales de enfriamiento están curvados desde dicha superficie circunferencial interna hasta dicha superficie circunferencial externa. E08759903 03-01-2012   11 E08759903 03-01-2012   12 E08759903 03-01-2012   13 E08759903 03-01-2012   14 E08759903 03-01-2012   E08759903 03-01-2012   16 E08759903 03-01-2012   17 E08759903 03-01-2012   18 E08759903 03-01-2012   19 E08759903 03-01-2012   E08759903 03-01-2012   21 E08759903 03-01-2012   22 E08759903 03-01-2012